आवर्त सारणी कैसे बनी है
तत्व परमाणु क्रमांक (नाभिक में प्रोटॉन की संख्या) के क्रम में रखे जाते हैं।
- आवर्त एक पंक्ति है। आवर्त संख्या = इलेक्ट्रॉन कोशों की संख्या। सोडियम (2,8,1) में 3 कोश हैं, इसलिए यह आवर्त 3 में है।
- वर्ग (समूह) एक स्तंभ है। वर्ग 1 से 7 तक, वर्ग संख्या = बाहरी कोश के इलेक्ट्रॉन। वर्ग 0 का बाहरी कोश भरा होता है। (आधुनिक 18-स्तंभ सारणी में वर्ग 7 को वर्ग 17 और वर्ग 0 को वर्ग 18 भी कहते हैं।)
एक ही वर्ग के तत्व मिलती-जुलती अभिक्रिया करते हैं क्योंकि उनमें बाहरी इलेक्ट्रॉन बराबर होते हैं। इसीलिए एक तत्व को जानकर पूरे परिवार का अनुमान लगा सकते हैं।
आवर्त सारणी का विकास
प्रोटॉन की खोज से पहले रसायनज्ञ तत्वों को परमाणु द्रव्यमान के क्रम में रखते थे। शुरुआती सारणियाँ अधूरी थीं और कुछ तत्व ग़लत वर्ग में चले जाते थे।
1869 में दिमित्री मेंडलीफ़ ने तीन समझदारी के काम किए:
- मिलते-जुलते गुण वाले तत्व एक साथ रखे, भले ही द्रव्यमान का क्रम बदलना पड़े (जैसे टेल्यूरियम और आयोडीन)।
- अभी न मिले तत्वों के लिए खाली जगह छोड़ी।
- उन तत्वों के गुणों का पूर्वानुमान लगाया।
जब गैलियम (1875) और जर्मेनियम (1886) मिले और उनके गुण भविष्यवाणी से मेल खाए, तो वैज्ञानिकों ने उसकी सारणी मान ली। बाद में प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और समस्थानिकों की खोज ने समझाया कि क्रम परमाणु क्रमांक से होना चाहिए, द्रव्यमान से नहीं।
धातुएँ और अधातुएँ
ज़्यादातर तत्व धातुएँ हैं। ये बाईं ओर और नीचे की तरफ़ होती हैं। अधातुएँ दाईं ओर और ऊपर होती हैं। एक सीढ़ीनुमा रेखा इन्हें अलग करती है; रेखा के पास के तत्व (जैसे सिलिकॉन) के गुण मिले-जुले होते हैं (उपधातु)।
- धातुएँ: चमकदार, ऊष्मा और विद्युत की सुचालक, मोड़ी और पीटी जा सकती हैं, आमतौर पर उच्च गलनांक; इनके परमाणु इलेक्ट्रॉन खोकर धनायन बनाते हैं; धातु ऑक्साइड क्षारीय होते हैं।
- अधातुएँ: चमकहीन, कुचालक, ठोस हों तो भंगुर, कई गैसें; ये इलेक्ट्रॉन लेती या साझा करती हैं; इनके ऑक्साइड आमतौर पर अम्लीय।
क्यों? बाईं ओर के तत्वों में कम बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिन्हें खोना आसान है। दाईं ओर लगभग भरे कोश होते हैं, इसलिए वे इलेक्ट्रॉन लेते या साझा करते हैं।
वर्ग 0, वर्ग 1 और वर्ग 7
वर्ग 0: उत्कृष्ट गैसें
हीलियम, नियॉन, आर्गन, क्रिप्टॉन, ज़ेनॉन। बाहरी कोश भरा (हीलियम में 2, बाक़ी में 8), इसलिए ये बहुत अक्रियाशील हैं और अकेले परमाणु के रूप में रहती हैं। नीचे जाने पर परमाणु भारी होते हैं और क्वथनांक बढ़ता है।
वर्ग 1: क्षार धातुएँ
लीथियम, सोडियम, पोटैशियम, रूबिडियम। एक बाहरी इलेक्ट्रॉन। नरम और हल्की; पानी से अभिक्रिया करके धातु हाइड्रॉक्साइड (क्षार) और हाइड्रोजन बनाती हैं: 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂। ऑक्सीजन और क्लोरीन से भी अभिक्रिया करती हैं। नीचे जाने पर क्रियाशीलता बढ़ती है: बाहरी इलेक्ट्रॉन नाभिक से दूर और ज़्यादा परिरक्षित होता है, इसलिए आसानी से निकलता है। लीथियम बुलबुले देता है, सोडियम पिघलकर गोला बनता है, पोटैशियम बैंगनी लौ के साथ जलता है।
वर्ग 7: हैलोजन
फ़्लुओरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन। सात बाहरी इलेक्ट्रॉन; ये दो-परमाणु अणु (Cl₂) बनाते हैं। नीचे जाने पर गलनांक और क्वथनांक बढ़ते हैं (क्लोरीन गैस, ब्रोमीन द्रव, आयोडीन ठोस) और क्रियाशीलता घटती है: बाहरी कोश नाभिक से दूर है, इसलिए एक इलेक्ट्रॉन लेना कठिन। ज़्यादा क्रियाशील हैलोजन कम क्रियाशील हैलोजन को उसके लवण के घोल से विस्थापित करता है: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- क्रम: परमाणु क्रमांक (प्रोटॉन), द्रव्यमान नहीं
- आवर्त = पंक्ति = कोशों की संख्या; वर्ग = स्तंभ = बाहरी इलेक्ट्रॉन (वर्ग 1-7)
- वर्ग 1: 2M + 2H₂O → 2MOH + H₂; नीचे क्रियाशीलता बढ़ती है
- वर्ग 7: ज़्यादा क्रियाशील हैलोजन कम क्रियाशील को विस्थापित करता है; नीचे क्रियाशीलता घटती है
- वर्ग 0: भरा बाहरी कोश → अक्रियाशील; नीचे क्वथनांक बढ़ता है
हल किए गए उदाहरण
1. मैग्नीशियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास 2,8,2 है। यह किस वर्ग और आवर्त में है?
2 बाहरी इलेक्ट्रॉन → वर्ग 2। 3 कोश → आवर्त 3।
2. मेंडलीफ़ की सारणी क्यों मानी गई?
उसने खाली जगह छोड़ी और अज्ञात तत्वों के गुण बताए। जब गैलियम और जर्मेनियम मिले और गुण लगभग वैसे ही निकले, तो सारणी सही साबित हुई।
3. पोटैशियम आयोडाइड के घोल में क्लोरीन जल डालें तो क्या होगा?
क्लोरीन आयोडीन से ज़्यादा क्रियाशील है, इसलिए उसे हटा देती है: Cl₂ + 2KI → 2KCl + I₂। आयोडीन बनने से घोल भूरा हो जाता है।
4. रूबिडियम वर्ग 1 में पोटैशियम के नीचे है। पानी से उसकी अभिक्रिया का अनुमान लगाएँ।
पोटैशियम से भी तेज़ (विस्फोट तक हो सकता है), रूबिडियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन बनेंगे, क्योंकि इसका बाहरी इलेक्ट्रॉन नाभिक से और दूर है और आसानी से निकलता है।
आम गलतियाँ
- कहना कि आधुनिक सारणी परमाणु द्रव्यमान से बनी है। यह परमाणु क्रमांक से बनी है।
- प्रवृत्तियाँ उलटना: वर्ग 1 नीचे ज़्यादा क्रियाशील; वर्ग 7 नीचे कम क्रियाशील।
- सोचना कि वर्ग 0 में 0 बाहरी इलेक्ट्रॉन हैं। इनका बाहरी कोश भरा होता है।
- हाइड्रोजन को क्षार धातु कहना क्योंकि वह वर्ग 1 के ऊपर है। यह अधातु गैस है।